PLC用于懸鏈自動控制系統(tǒng)的升級改造

　[摘要]本文主要介紹對卡車公司車身第一涂裝線懸鏈電氣控制系統(tǒng)的升級改造，目的使老設(shè)備發(fā)揮更大的作用、降低故障率和提高可操作性。
　　
　　一． 引言
　　卡車公司第一涂裝線建于80年代初期，由德國工控公司設(shè)計施工，電氣控制采用繼電器控制系統(tǒng)，復(fù)雜系數(shù)相當高，可謂繼電器控制系統(tǒng)典范，隨著時代的發(fā)展，原控制原理已經(jīng)落后，而且接線復(fù)雜，其維護和改進都比較困難，由于使用時間過長，電氣元件不斷老化，故障增多，而且故障點不易查找，以不能滿足生產(chǎn)要求，因此，我們對懸鏈系統(tǒng)進行技術(shù)升級，采用PLC控制系統(tǒng)，其性能穩(wěn)定且造價低廉，增加了故障顯示功能，大大改善了設(shè)備運行的可靠性，使生產(chǎn)效率提高，設(shè)備維修方便。 
　　 
　　二． 設(shè)備改造前存在的問題，改造工作原理及方案
　　1．改造前存在的問題
　　 ① 經(jīng)常出現(xiàn)安全事故和制約生產(chǎn)
　　原系統(tǒng)采用繼電器控制，其控制原理落后、接線復(fù)雜，安全措施不夠全面，經(jīng)常出現(xiàn)室體大門誤動作擠壞駕駛室的事故，嚴重的會導(dǎo)致駕駛室報廢，從而給企業(yè)帶來不必要的損失，也嚴重制約著生產(chǎn)節(jié)拍。
　　 ② 維修困難和維修費用過高
　　由于使用時間過長，電氣元件不斷老化，故障增多，而且故障點不易查找，從而導(dǎo)致維修時間過長，維修費用過高，由于系統(tǒng)誤動作或其他原因?qū)е轮骺亟佑|器和保險頻繁損壞，平均每月至少要更換4臺接觸器，大大提高了維修成本。
　　③ 可操作性太差 
　　由于本系統(tǒng)控制原理復(fù)雜、連鎖較多，使用了相當多的中間繼電器，在操作中經(jīng)常需要操作人員用手去按繼電器輔助系統(tǒng)工作，一是操作人員的人身安全難以保障，二是由于操作失誤或操作不熟練造成的故障較多，從而使電氣維修人員排查起來相當困難。
　　
　　2．系統(tǒng)工作原理
　　 我們在流水生產(chǎn)過程中工件一直懸掛在掛具上面，由懸鏈實現(xiàn)移動、擺動及工位循環(huán)，依次經(jīng)過的工序有預(yù)處理----電泳----水洗----烘干，然后下線，也就是說如果懸鏈出現(xiàn)問題，標志著整條生產(chǎn)線無發(fā)正常運行，這也是我們選擇對其進行技術(shù)升級的原因，由于其控制原理復(fù)雜，在此我們只做簡單講述：系統(tǒng)上電運行后，懸鏈無動作，當電泳升降機發(fā)送給本系統(tǒng)一個擺動信號時，懸鏈以0.5米為單位的行程低速循環(huán)擺動，同時，發(fā)送給預(yù)處理系統(tǒng)一個噴淋信號，此時預(yù)處理系統(tǒng)為本工位工件進行前處理工作，（為電泳做準備），當預(yù)處理系統(tǒng)對本工位工件處理完畢后再將信號反饋給本系統(tǒng)，此時懸鏈擺動一個循環(huán)后返回原點，（停止擺動），同時，將擺動完成信號發(fā)送給電泳升降機系統(tǒng)，當電泳完成后再把此信號反饋給本系統(tǒng)，此時本系統(tǒng)發(fā)送一個開門信號分別去預(yù)處理和電泳系統(tǒng)，電泳和預(yù)處理大門打開，當開門信號反饋給本系統(tǒng)后，懸鏈以高速運行使工件移動一個工位，當移動完成后，本系統(tǒng)再發(fā)送關(guān)門信號去預(yù)處理和電泳系統(tǒng)，電泳和預(yù)處理大門關(guān)閉，并將信號反饋給本系統(tǒng)，本系統(tǒng)再發(fā)送一個正常運行信號去電泳升降機，此時可以推進升降機進行電泳，同時懸鏈以0.5米為單位低速循環(huán)擺動，至此，工件完成了一個工位的循環(huán)。
　　
　　3．改造方案
　　 本著降低改造成本的原則，我們選用三菱FX系列PLC做主控，為了提要系統(tǒng)可靠性，外部我們選用OMRON小型密封繼電器、新華空氣開關(guān)和接觸器、施耐德按鈕及信號指示燈，保留其原有遠程控制線路及行程開關(guān)，控制柜內(nèi)部重新布線。
　　
　　 硬件部分：
　　 三菱FX1N做主控，輸入信號本著從內(nèi)到外的的原則布線即X000—X010為本操作面板按鈕信號，X011—X037為連鎖和外部行程開關(guān)信號，部分輸入信號采用繼電器過度。輸出信號全部使用OMRON小型密封繼電器過度，以提高PLC的使用壽命和系統(tǒng)可靠性。外部連鎖信號本著先預(yù)處理后電泳的原則布線，使檢查維修更加有條序性，部分按鈕使用雙功能，即在自動和手動兩種狀態(tài)下，同一個按鈕發(fā)揮兩種不同的功能。部分信號指示燈使用雙顯功能，即同一個信號燈以一秒時鐘脈沖閃爍為一種信號狀態(tài)或一個故障信號，常亮為一種信號狀態(tài)或一個故障信號，這樣可以顯示更多的故障信號和運行信號，為維修和操作帶來方便，同時節(jié)約成本。
　　 軟件程序部分：
　　 編程語言采用邏輯梯形圖編程，大部分輸入信號均設(shè)PLC內(nèi)部中間繼電器過度，便于故障記錄查詢和程序連鎖，部分信號采用上升沿和下降沿控制，以防止信號誤動作或其他干擾，提高系統(tǒng)安全性和可靠性，大部分內(nèi)部中繼采用置位/復(fù)位指令，便于狀態(tài)保留。程序設(shè)計中，針對原系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)事故和故障的環(huán)節(jié)進行了細致的分析，增加了多條安全保護程序和故障顯示程序，按鈕信號通過“手動/自動”在程序中實現(xiàn)兩種狀態(tài)，而且部分按鈕信號使用上升/下降沿指令，從而提高可操作性和避免誤操作，程序中使用了一個強制信號，便于故障自動修復(fù)。故障顯示程序使用雙故障條件，實現(xiàn)一個指示燈兩種故障顯示。
　　三． 實施注意事項及內(nèi)容
　　1． 重點部分
　　本系統(tǒng)設(shè)計的重點在原控制系統(tǒng)的分析和PLC程序設(shè)計部分
　　由于原系統(tǒng)工作原理復(fù)雜，聯(lián)鎖信號繁多，我們必須對其進行徹底的研究分析，搞清工作原理，取出所有聯(lián)鎖信號，針對經(jīng)常出現(xiàn)事故和故障的環(huán)節(jié)進行分析，并且制定出解決方案。在PLC程序部分，重點也是聯(lián)鎖信號，中繼均使用置位/復(fù)位指令，安全保護程序必須要全面、有效。
　　2． 難點部分
　　本系統(tǒng)施工的難點在遠程線路輸入/輸出部分。
　　 由于繼電器控制和PLC控制的設(shè)計思路和施工布線有些區(qū)別，我們在保留原遠程線路和開關(guān)的基礎(chǔ)上，必須對原線路進行細致的測量、改造，原所有急停線路均串聯(lián)在一塊返回控制柜，這樣我們就無法對信號的來源進行區(qū)分，對此，我們拆除原急停線路，使用原急停指示燈線路做遠程急停線路，其他線路根據(jù)現(xiàn)場情況進行改進。